水泥窑炉SNCR烟气脱硝工艺设计

  针对5000t/d熟料水泥生产线的特点和区域性燃煤的工业特性，在SNCR技术的基础上，设计了一套烟气量5.8×105Nm3/h，初始NOx排放浓度390～900mg/Nm3，脱硝后NOx排放浓度≥156～360mg/Nm3，氨逃逸浓度≤8mg/Nm3，还原剂(25%氨水)消耗量

  近年来，我国水泥行业发展迅速，同时带来诸如环境污染、能源消耗过大、企业过度竞争、行业经济效率低迷等一系列问题。水泥行业已成为居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户，占全国氮氧化物排放总量的15%~20%。《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)(以下简称：标准)对水泥行业的NOx排放量做了初步规定，规定其排放限值为800mg/m3。根据“十二五”规划的要求，至2015年底，水泥行业氮氧化物的排放总量要比2010年下降10%。规划还要求水泥行业的新建生产线必须同时配套安装效率不低于60%的脱硝设备，以确保NOx的排放达到环保标准要求。

  水泥窑炉是新型干法水泥生产线中的关键技术装备，同样也是水泥行业氮氧化物的主要排放源之一，其烟气具有温度高、风量大、NOx排放量大的特点。为标准水泥窑炉SNCR烟气脱硝工艺设计修订开展有关抽样调查获得的148个新型干法水泥窑氮氧化物排放数据，平均排放浓度为621.5mg/m3，其中约80%水泥窑平均排放浓度在500mg/m3以上。

  针对5000t/d熟料水泥生产线的特点，本文在SNCR技术的基础上，设计了了一种烟气脱硝工艺。在确保排放达标的前提下，实现低成本稳定脱硝，提高生产效率和企业竞争力。

  选择性非催化还原(SNCR)是一种烟气脱硝技术，其原理是将氨还原剂在一定的温度窗口下与NOx发生选择性非催化还原反应，达到降低NOx排放量的效果。还原剂喷入炉膛温度为850℃～1100℃的区域，迅速释放出NH3气，与烟气中的NOx反应生成N2和水。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～60%，受锅炉结构、反应温度、喷枪位置、还原剂喷射量等因素的影响较大。

  在无催化剂、温度为850℃～1100℃条件下，氨还原剂可选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的O2作用。主要反应机理见化学方程式①，若温度过高，NH3则被氧化成NO，见化学方程式②。

  相对于选择性催化还原(SCR)技术，SNCR技术的脱硝效率较低，约为60%。但是，SNCR技术的成本只有SCR技术的1/5，且对水泥窑炉正常运行的影响较小。

  水泥行业回转窑炉的主要燃烧对象是燃煤，在物料烧制过程中，会产生大量的烟气，烟气中含有大量NOx。本SNCR烟气脱硝系统主要是为长期稳定确保5000t/d熟料水泥生产线水泥窑炉的NOx排放量达到环保标准而设计的，烟气参数见表1所示。生产线t/h，所燃烧的煤种是产自福建清流县的无烟煤(掺加30%的烟煤)，其工业分析见表2所示。

  (1)脱硝入口烟气参数为设计值的条件下，温度>

  850℃时，脱硝装置NOx脱除效率不低于65%(从390～900mg/Nm3降至156～360mg/Nm3)。脱硝效率也称为NOx脱除率，其计算方式如下式：

  C2——脱硝后烟气中NOx折算浓度(干基，10%O2)，以O2计，mg/Nm3(标准状态)。

  (2)氨的逃逸浓度≤8mg/Nm3(标准状态，干基，10%O2)。氨的逃逸浓度是指在脱硝装置反应区出口氨的浓度(标准状态，干基，10%O2)。

  (3)脱硝系统仪用和杂用空气量：脱硝装置仪用空气量为0;杂用空气量为40～80Nm3/min。

  (4)还原剂耗量：在满足NOx脱除率、氨的逃逸率等性能参数的前提下，SNCR系统25%的氨水的消耗量

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